JPS63135751A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、冷蔵庫等の冷凍機に用いられる冷、凍サイク
ルに関する。

（従来の技術） 従来の冷凍サイクルは、第５図に示すような構成であっ
た。すなわち、コンプレッサ１からコンデンサ３及びキ
ャピラリ　５を順次介して冷却器７に至り、この冷却器
７から７キユムレータ９を介して前記コンプレッサ１に
至る冷媒流路を、バイブ１１により構成した冷凍サイク
ルである。

以上のような冷凍サイクルを有する冷凍機を用いた冷蔵
庫では、庫内温度に応じてコンプレッサ１の運転をし、
又はその運転の停止をするようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） したがって、外気温が高いときに−は庫内温度が上昇し
やすいために、コンプレッサ１の運転時間が長（なり、
このときには、多数の冷蔵庫やエアコン等の冷凍機に用
いられている他のコンプレッサが同時に運転され、さら
に、他の機器の電力需要も加わるため、夏場の昼間（特
に、午後１時から３時の間）には、電力需要がピークに
達していた。

電力会社は、このピーク電力を供給するのに十分な発電
及び送配電設備を設けて、これに対処してきた。しかし
ながら、この設備の容量は、前記電力需要のピーク時以
外の時には、過剰なものとなる。したがって、各機器で
の使用電力の平準化が大きな社会的要求となっている。

そこで、本出願人は、昭和６１年特許願第２０３９２４
号において、冷却器と蓄冷器とを４ンブレツサに並列接
続し、冷却器と蓄冷器との間に別途伝熱経路を設け、こ
の伝熱経路に弁を配して蓄冷器を蓄放冷可能にし、以て
、電力需要のピーク時以外の時例えば夜゛間に蓄冷し、
ピーク時には蓄冷器から放冷することにより、冷凍機の
機能を損うことなく、電力需要のピーク時にコンプレッ
サの運転を停止することができる冷凍サイクルを提案し
た。ところが、この冷凍サイクルは、特別な伝熱経路を
必要とし、この伝熱経路に弁を配する必要があるために
、構造がややｍ雑となる問題点があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、
電力需要のピーク時以外の時に蓄冷し、ピーク時に放冷
することにより、冷凍機の機能を損うことなく、ピーク
時にコンプレッサの運転を停止することができる冷凍サ
イクルであって、コンパクトで構造が簡単なものを提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、前記の目的を達成するために、冷却器と蓄冷
器とをコンプレッサに並列接続し、冷凍室内の空気に接
する位置に、この蓄冷器を配することにより、蓄冷器か
ら冷凍室内の空気−に直接放冷するものである。

（作　用） 前記電力需゛要のピーク時以外の時例えば夜間には、コ
ンプレッサが運転されるから、冷却器ばかりでなく、こ
の冷却器と並列に接続された蓄冷器にも冷媒が供給され
る。この冷媒によって蓄冷器は蓄冷する。

一方、ピーク時には、コンプレッサの運転が停止される
。しかしながら、蓄冷器が空気に接する位置にこれを配
しているために、蓄冷された蓄冷器から空気に直接放冷
を行うことができるため、コンプレッサの運転が停止さ
れているにもがかわらず冷凍機の機能を果すことができ
る。

（実施例） 次に、本発明の冷凍サイクルの実施例について、冷蔵庫
に用いた例を説明する。

第１図は、本発明の冷凍サイクルの構成図であり、バイ
ブ１１によって次のように接続される。

すなわち、コンプレッサ１の吐出口１ａは、コンデンサ
３を介して三方電磁弁１３の流入口１３ａに接続される
。さらに、この三方ｆ２１！弁１３の第１の流出口１３
ｂは、キャピラリ　５、冷却器７及びアキュムレータ　
９を順次介して前記コンプレッサ１の吸入口１ｂに接続
される。また、三方電磁弁１３の第２の流出口１３ｃは
、蓄冷器用キャピラリ１７及び蓄冷器１５を順次介して
、前記アキュムレータ９に接続される。冷却器７と蓄冷
器１５との間には、特別な伝熱経路は設けられず、蓄冷
器１５は、空気に接する位置に配され、この蓄冷器１５
がら空気に直接放冷を行うことができるようにしている
。

三方電磁弁１３のコイルが通電されないときには、その
流入口１３ａと第１の流出口すなわち冷却器側流出口１
３ｂとの間の流通が選択され、コンプレッサ１からコン
デンサ３、三方ｆｉｌ弁１３およびキャピラリ　５を順
次介して冷ｆＡ器７に至り、この冷却器７からアキュム
レータ　９を介して前記コンプレッサ１に至る冷媒流路
が構成される。これに対して三方［ｉ弁１３のコイルに
通電されたときには、その流入口１３ａと第２の流出口
すなわち蓄冷器側流出口１３Ｃとの間の流通が選択され
、コンプレッサ１からコンデンサ３、三方電磁弁１３お
よび蓄冷器用キャピラリ１７を順次介して蓄冷器１５に
至り、この蓄冷器１５からアキュムレータ９を介して前
記コンプレッサ１に至る冷媒流路が構成される。

通常運転時には、三方電磁弁１３の冷却器側流出口１３
ｂが開かれ、その蓄冷器側流出口１３ｃが閉じられでい
る。このときの冷凍サイクルの作用は、次のとおりであ
る。すなわち、コンプレッサ１の吐出口１ａから吐出さ
れたガス冷媒は、コンデンサ３を通る時に熱を奪われて
凝縮し、液体となる。

この液冷媒は、三方電磁弁１３を通してキャピラリ５に
導かれる。このキャピラリ　５は、内径を小さくしであ
るため、液冷媒は、これを通過する時に、その圧力と温
度とが五がる。低温低圧となった液冷媒は、冷却器７に
供給され、ここで蒸発する時に外部から熱を奪う。この
ときの冷却作用が、冷凍機に利用される。前記コンプレ
ッサ１は、アキュムレータ９を通して、吸入口１ｂから
気化された冷媒のみを吸入し、再びこれを吐出する。

蓄冷をするときには、三方電磁弁１３の冷却器側流出口
１３ｂが閉じられ、その蓄冷器側流出口１３Ｃが開かれ
る。したがって、コンデンサ３から供給される液冷媒は
、蓄冷器用キャピラリ１７に送られる。この液冷媒は、
蓄冷器用キャピラリ１７を通過する時に、その圧力と温
度とが下がる。低温低圧となった液冷媒は、蓄冷器１５
に供給され、ここで蒸発する。このとき、蓄冷器１５の
内部の蓄冷材から熱を奪う。すなわち、蓄冷材が冷却さ
れ、蓄冷する。蓄冷器１５で気化されてできたガス冷媒
は、アキュムレータ９を通して前記コンプレッサ１によ
り吸入され、再び吐出される。

前記電力需要のピーク時には、コンプレッサ１の運転が
停止される。このとき、冷却された蓄冷材が直接周囲か
ら潜熱を奪うから、このときの冷却作用が、冷凍機の機
能として利用される。

第２図は、蓄冷器１５の構造の例を示す断面図である。

フィンチューブ式冷却器１９は、塩化カルシウム・ブラ
イン等の蓄冷材２１とともに第１及び第２のシート２３
．２５の間に配される。冷却器１９は、次のような構造
である。すなわち、例えばアルミニウム押出し成形によ
って製造される従来と同様のパイプ２７が順次Ｕ字状に
屈曲しており、このバイブ２７は、第１のシート２３に
接触して取付けられる。このバイブ２７の各直線部分に
は、２枚の長い板状フィン２９の長辺が取付けられてい
る。このフィン２９は、パイプ２７と蓄冷材２１との接
触面積を大きくすることによって、熱交換効率を良くす
るために設けられる。バイブ２７の一端は、前記蓄冷器
用キャピラリ１１に接続され、他端は、前記アキュムレ
ータ　９に接続される。なお、バイブ２７は、Ｕ字状で
はなくコの字状に設けてもよい。

蓄冷時には、前記蓄冷器用キャピラリ１７から供給され
た低温低圧の液冷媒は、パイプ２７を通過する時に、蓄
冷材２１と熱交換して蒸発する。このとき、蓄冷材２１
が冷却され蓄冷する。放冷時には、蓄冷された蓄冷材２
１が、第１のシート２３及び／又は第２のシート２５を
介して、これに接する周囲の空気から潜熱を直接奪う。

なお、冷却器７は、従来と同様の構造であって、順次Ｕ
字状に屈曲したパイプが多数のフィンを貫通したフィン
チューブ式冷却器が用いられる。

さて、第３図は、以上に説明した冷凍サイクルを冷蔵庫
に配した例を示す図であって、冷蔵庫の正面に平行な面
で切断した断面図である。

この冷蔵庫の外側の部分は、外箱３３と内箱３５との二
重構造となっており、その間に断熱材４９が充填され、
庫内の保冷を実現している。庫内は、水平に配された中
間仕切壁３７により上部の冷凍室３９と下部の冷蔵室４
１との２室に仕切られている。

冷却器７は、冷凍室３９の背板４０の後方に配される。

蓄冷器１５は、次のように配される。すなわち、前記第
１のシート２３が、冷凍室３９の４内面すなわち上面、
）面及び左右の面を禍成し、前記第２のシート２５が、
内箱３５の冷凍室部分に接するように配される。つまり
、第１のシート２３が、冷凍室３９内の空気に接するこ
とができるように配される。

この際、第１のシート２３の冷凍室３９側表面にフィン
を設けることにより、伝熱面積を大きくすることもでき
る。なお、第１のシート２３は、冷凍室３９の４内面の
うち、例えば下面及び左右の面を構成するようにしても
よいし、あるいは下面のみを構成するようにしてもよい
。

さて、同図中には図示を省略しているが、第１図と同様
に、コンプレッサ１からコンデンサ３を経て供給された
液冷媒は、三方電磁弁１３の流入口１３ａに至る。この
三方電磁弁１３の冷Ｗ器側流出口１３ｂは、キャピラリ
　５を介して前記冷却器７に接続される。また、三方電
磁弁１３の蓄冷器側流出口１３ｃは、蓄冷器用キャピラ
リ１７を介して蓄冷器１５に接続される。そして、冷却
器７と蓄冷器１５との出力配管は、ともにアキュムレー
タ９を経て、前記コンプレッサに至る。

さらに、冷凍室３９の奥の前記冷却器７の直上には、冷
却ファン５１が配され、背板４０に設けられた冷凍室上
部吹出口５３及び冷凍室下部吹出口５５から冷気を送出
することができるようにしている。

前記中間仕切壁３７の冷凍室側前方には、図示しない冷
凍室吸込口が設けられ、ここから冷却器７に至る冷凍室
中間ダクト５９が水平に形成されている。

また、冷却器７の奥には、冷ＲｆＨ背面部の内箱３５に
沿って、冷却ファン５１から冷蔵室吹出口６１に至る図
示しない冷蔵室ダクトが垂直に設けられている。この冷
蔵室吹出口６１は、ダンパー６５により、開閉可能とし
ている。前記中間仕切壁３７の冷蔵室側前方には、図示
しない冷蔵室吸込口が設けられ、ここから前記冷却器１
に至る冷蔵室中間ダクト６９が水平に形成されている。

この冷蔵室中間ダクト６９の出口には、図示しないガラ
ス管ヒータが配され、その上方に配されている冷却器７
の除霜を可能としている。

三方電磁弁１３は、図示しないタイマーの作用により開
閉される。このタイマーは、夏場以外にはセットされず
、三方電磁弁１３の冷却器側流出口１３ｂは開いたまま
であり、その蓄冷器側流出口１３Ｃが閉じられて、冷蔵
庫は通常運転をする。この通常運転時には、前記のよう
にキャピラリ　５から冷却器７に供給される低温低圧の
液冷媒が、冷却器７において蒸発する時に、外部から熱
を奪う。

したがって、冷凍室中間ダクト５９を通して取入れられ
た空気は、冷却器７と熱交換して冷却された後、冷却フ
ァン５１によって、冷凍室上部吹出口５３及び冷凍室下
部吹出口５５を通して冷凍ｖ３９に送出され、その室内
に収納された食品等と熱交換した後、再び冷凍室吸込口
５７から取入れられる。すなわち、ここに冷凍室空気循
環流が形成される。また、ダンパー６５が開放されてい
るときは、冷却器７によって冷やされた空気の一部は、
図示しない冷蔵室ダクト及び冷蔵室吹出口６１を順次通
して冷蔵室４１に流れ込み、その室内に収納された食品
等と熱交換した後、冷蔵室中間ダクト６９を通して冷却
器７に至り、再び冷却される。すなわち、ここに冷蔵室
空気循環流が形成される。

ところが、夏場には前記タイマーがセットされ、このタ
イマーの作用により、夏場の夜間には、三方電磁弁１３
の冷却器側流出口１３ｂが閉じられ、その蓄冷器側流出
口１３ｃが開かれる。したがって、液冷媒が、三方Ｎ磁
弁１３の蓄冷器側流出口１３Ｃを通して蓄冷器１５に供
給されるから、蓄冷が行われる。このようにして液冷媒
を蓄冷器１５に供給すると、冷却器１に液冷媒が供給さ
れなくなり、庫内の温度が上昇する。蓄冷をする夜間は
冷蔵庫の扉の開閉回数が少ないため、この温度上昇はわ
ずかであるが、設定温度以上に達した場合には、電磁弁
１３を切換えて、液冷媒を冷却器７に供給する。

一方、電力需要のピーク時例えば外気温が高い夏場の午
後１時から３時の間には、前記タイマーの作用により、
コンプレッサ１が強制的に運転を停止される。しかしな
がら、前記蓄冷器１５から蓄冷された蓄冷材２１が、第
１のシート２３を介してこれに接するものから潜熱を直
接奪うため、冷凍室３つ内の空気に直接放冷が行われる
とともに、冷凍室３９内面のうち特にその下面の部分を
構成する蓄冷器部分は、この上に接して収納された食品
等と直接熱交換して、これを冷却する。また、必要に応
じて冷却ファン５１を運転すれば、これによって送出さ
れた空気は、冷凍室３９の内面を構成する蓄冷器１５と
接触して熱交換して冷却され、冷凍室中間ダクト５９を
通して取入れられる。したがって、ダンパー６５が開放
されているときには、その空気の一部は、冷蔵室吹出口
６１を通して冷蔵室４１に流れ込み、その室内に収納さ
れた食品等と熱交換してこれを冷やすことができる。す
なわち、コンプレッサ１の運転が停止されているにもか
かわらず、蓄冷器１５の放冷により冷凍機の機能を果す
ことができる。

さて、以上の説明は、いわゆる直冷式の場合の例である
が、蓄冷器１５を次のような位置に配して、いわゆる間
冷式としてもよい。すなわち、蓄冷器１５を前記冷却器
７と同じく、冷凍室３９の背板４０の後方に配するとと
もに、新たに空気循環流切換手段を配する。その他の構
成については、直冷式の場合と同様である。

このような間冷式の場合、通常運転時には、空気循環流
切換手段の切換えにより、前記冷凍室空気循環流及び前
記冷凍室空気循環流が、直冷式の場合と同様に冷却器７
を通るように形成される。

夏場の夜間に、蓄冷器１５に蓄冷が行われる点において
も、直冷式の場合と同様である。一方、電力需要のピー
ク時に、コンプレッサ１が強制的に運転を停止されたと
きには、空気循環流切換手段の切換えにより、前記冷凍
室空気循環流及び前記冷凍室空気循環流が、蓄冷器１５
を通るように形成される。すなわち、蓄冷された蓄冷材
２１が、第１のシート２３及び第２のシート２５を介し
て、これに接する周囲の空気から潜熱を直接奪うため、
直冷式の場合と同様に、コンプレッサ１の運転を停止し
ても蓄冷器１５の放冷により冷凍機の機能を果すことが
できる。

なお、直冷式の場合においても、間冷式の場合において
も、蓄冷材２１の凝固温度を、冷却器７から送出される
冷気の温度より高く選定することにより、蓄冷器１５に
着霜しないようにすることができる。例えば、通常運転
時に冷却器７から送出される冷気の温度が一２０℃であ
るときには、蓄冷材２１の凝固温度が一１８℃となるよ
うに蓄冷材２１を選定する。このようにすると、蓄冷器
１５に霜が着いてもこれが昇華するから、蓄冷器１５に
は着霜せず、着霜は冷却器７に限られる。この冷却器７
に着いた霜は、前記冷蔵室中間ダクト６９の出口に配さ
れた図示しないガラス管ヒータに通電することによって
、取除かれる。なお、前記のような位置に蓄冷器１５を
配した間冷式の場合には、蓄冷材２１の凝固温度を任意
に選定しても、ガラス管ヒータによって、冷却器７の除
霜ばかりでなく蓄冷器１５の除霜を行うこともできる。

さて、以上の実施例では、三方電磁弁１３を用いていた
。しかしながら、この代りに二つの三方電磁弁を配する
ようにしてもよい。すなわち、第４図は、このような本
発明の他の実施例を示す冷凍サイクルの構成図であり、
二つの三方［１弁１４゜１６が配されている。このうち
、一つの三方電磁弁１４の流入口１４ａ及び流出口１４
ｂは、それぞれコンデンサ３及びキャピラリ　５に接続
され、他の三方電磁弁１６の流入口１６ａ及び流出口１
６ｂは、それぞれ前記コンデンサ３及び蓄冷器用キャピ
ラリ１７に接続される。この冷凍サイクルの他の接続及
び冷蔵庫への配設は、前記と同様であるので、その説明
は省略する。

第４図において、通常運転時には、三方電磁弁１４の流
出口１４ｂが開かれ、三方Ｎｌｌ弁１６の流出口１６ｂ
が閉じられて、液冷媒が冷却器７に供給される。蓄冷時
には、三方電磁弁１４の流出口１４ｂが閉じられ、三方
電磁弁１６の流出口１６ｂが開かれて、液冷媒が蓄冷器
１５に供給される。なお、蓄冷時において、冷却器７に
液冷媒が供給されなくなるために、庫内の温度が上昇し
たときには、三方電磁弁１４の流出口１４ｂと、三方電
磁弁１６の流出口１６ｂとを、ともに開くことにより、
蓄冷と同時に庫内の冷却をすることができる。このとき
、例えば蓄冷器用キャピラリ１７の絞りによる抵抗を、
キャピラリ　５の絞りによる抵抗の６倍以上の大きさに
すれば、冷却器１の冷凍能力が、通常運転時に比べてほ
とんど低下しないようにすることができ、庫内を速やか
に冷却することができる。

また、三方電磁弁１３又は三方電磁弁１４．１６として
、弁を開閉する時だけ通電すればよいタイプのものを使
用すると、弁を動かす必要のない時は、これらの電磁弁
に通電しないでよいため、省エネルギーとなる。これら
の電磁弁に代えて他の種類の弁にしてもよい。

さらに、以上°の説明では、一つの冷却器７を配してい
たが、複数の冷却器を配してもよい。

［発明の効果］ 以上に述べた本発明の構成によれば、電力需要のピーク
時以外の時に蓄冷し、ピーク時には蓄冷器から放冷する
ことにより、冷凍機の機能を損うことなく、電力需要の
ピーク時にコンプレッサの運転を停止することができる
。したがって、本発明の冷凍サイクルを使用した冷凍機
の使用電力の平準化が可能になるため、電力会社の電力
供給量の平準化が計られ、深夜電力料金制度や産業用蓄
熱契約制度の採用により、冷凍機のランニングコストの
うち使用電力料金を低減することができる。

しかも、冷却器と蓄冷器との間には、特別な伝熱経路を
設けていないので、この冷凍サイクルは、コンパクトで
構造が簡単なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す冷凍サイクルの構成図、
第２図は前回の冷凍サイクルに用いられる蓄冷器の例を
示す断面図、第３図は第１図の本発明の冷凍サイクルを
冷蔵庫に配した例を示すこの冷蔵庫の正面に平行な面で
切断した断面図、第４図は本発明の他の実施例を示す冷
凍サイクルの構成図、第５図は従来の冷凍サイクルの構
成図である。 符号の説明 １・・・コンプレッサ、３・・・コンデンサ、５・・・
キャピラリ、７・・・冷却器、９・・・アキュムレータ
、１１・・・バイブ、１３・・・三方電磁弁、１４．１
６・・・三方電磁弁、１５・・・蓄冷器、１７・・・蓄
冷器用キャピラリ、１９・・・フィンチューブ式冷却器
、２１・・・蓄冷材、２３・・・第１のシート、２５・
・・第２のシート、２７・・・バイブ、２９・・・フィ
ン、３１・・・断熱材製容器、３９・・・冷凍室、４１
・・・冷蔵室、５１・・・冷Ｗフ１ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷却器と蓄冷器とをコンプレッサに並列接続し、冷
   凍室内の空気に接する位置に前記蓄冷器を配することに
   より、前記蓄冷器から前記空気に直接放冷することを特
   徴とする冷凍サイクル。 ２、蓄冷器が、冷凍室の内面を構成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル。 ３、蓄冷器が、冷凍室外に配され、空気循環流切換手段
   の切換えにより、冷凍室及び前記蓄冷器を通る空気循環
   流が形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の冷凍サイクル。